Як не переплатити за зерносушарку

ІГОР ГАПОНЮК, ДОКТОР ТЕХНІЧНИХ НАУК, ПРОФЕСОР НУХТ

Способи приведення зерна зібраного урожаю в стійкий стан зберігання в США подібні вітчизняним. Для цього застосовують різноманітні варіанти зневоднення та конструкції зерносушарок. Найпоширенішим, як і у вітчизняній практиці, є конвективний спосіб із застосуванням нагрітих до заданої температури робочих газів.

При цьому в українських споживачів сушарок закріпилася думка, що суттєві технічні переваги закордонного устаткування обов’язково супроводжуються значно вищою ціною порівняно із вітчизняними аналогами, що на практиці не завжди підтверджується. Зокрема, таким виключенням стали високопродуктивні сушарки «Грейн‑Хендлер» (GH) виробництва США. Комплексні досліди техніко‑технологічних показників моделі GH, отримані у виробничих умовах за сприяння агрохолдингу з іноземними інвестиціями та представництва «Грейн‑Хендлер» в Україні, показали надійність її експлуатації й простоту обслуговування в поєднанні із ціновою конкурентоспроможністю порівняно з європейськими аналогами.

За схожими принципами

Зерносушарки GH відносять до шахтного типу. Вони прямотечійні, одноконтурні, розраховані на сушіння більшості плодів зернових, бобових та олійних культур широкого діапазону вологості та різного цільового використання, у тому числі насіннєвого. Рухомість шару зерна в шахтах, як і в більшості зерносушарок вітчизняного виробництва, мала. Швидкість його гравітаційного переміщення в сушарці коливається від 0,1 до 0,7 м/с та перебуває в зворотній залежності від початкової вологості, хімічного складу, розмірів тіла зернин та цільового використання зерна (насіннєвого призначення, продовольчого чи на фуражні потреби). Вказана швидкість руху шару зерна убезпечує його від нерівномірності сушіння в сушарці GH, а отже, і від його пошкодження та перевитрат теплоносія. Широкий діапазон швидкості пошарового переміщення зерна забезпечує різну тривалість його сушіння та інтервал сушіння від 17 до 41%. Технічні характеристики сушарок модельного ряду GH‑510–GH‑4024 забезпечують досить широкий діапазон продуктивності від 10 до240 пл.т/год. Сушарки вказаного модельного ряду можуть успішно застосовуватися як у невеликих і середніх фермерських господарствах, так і на потужних зернозаготівельних підприємствах до 5000 т і більше за добу сушіння зерна.

Конструкційні особливості

Підвищену надійність експлуатації, довговічність роботи та простоту в обслуговуванні GH забезпечують особливості конструкції, зносостійкість та менша вага її комплектуючих.

Конструктивні особливості газорозподільних каналів американських сушарок зумовлюють менші втрати енергії течії робочих газів, кращу рівномірність міжфазового тепловологообміну та вищий потенціал використання теплоти. Поєднання вдалого розташування і конструкції пальника між сушильними шахтами у поєднанні із вирівняним полем газоповітряного струменю виключає непродуктивні втрати теплоти. При першому ж досвіді роботи із сушаркою GH помітні переваги застосування діаметральних вентиляторів. Їх аеродинамічні характеристики, особливості конструкції та місця розташування пальника дозволяють плавно і в десятикратному діапазоні управляти продуктивністю сушарки і сушити зерно різного хімічного складу та цільового призначення.

Діаметральні вентилятори найкраще забезпечують рівномірне пошарове сушіння в горизонтальних та, що особливо важливо, вертикальних площинах шахт сушарки. Наприклад, у деяких шахтних зерносушарках сучасних європейських виробників користувачі відмічали нерівномірність пошарового теплового потоку до 25% у горизонтальних та до 35% – вертикальних площинах. Аеродинамічні характеристики цих вентиляторів мінімізують ризики формування турбулентних зон та дозволяють рівномірно управляти полем швидкостей теплових потоків у заданому діапазоні від 100 до 25% продуктивності вентиляторів. Попри те що саме завдяки таким особливостям діаметральних вентиляторів, як можливість суттєво зменшити ризики нерівномірності нагрівання та сушіння зерна в шахтах, забезпечувати вирівняну швидкість відпрацьованих газів із газовідвідних коробів, плавно змінювати енергію течії робочих газів у відповідності з парусною швидкістю різних зернових культур і насіння соняшника, – ці вентилятори в сушарках європейського та вітчизняного виробництва, на жаль, ще вкрай рідко застосовують. На користь цих вентиляторів свідчать також вдвічі менші питомі енерговитрати з переміщення сушильних газів порівняно із відцентровими вентиляторами та до 25% – осьовими.

Широкий діапазон продуктивності сушарок GH від 10 до 240 пл.т за годину забезпечується перемінними розмірами тепловологообмінної камери та кількістю й продуктивністю повітродувних машин. Застосування в GH унікальних конструктивних елементів, вдвічі менша їх вага порівняно із вітчизняними типу ДСП дозволяє у виробничих умовах елеватора змінювати продуктивність зерносушарки зміненням розмірів її сушильної камери із кроком у 3,6 пл.т. за годину.

Паспортні дані

Найвагомішою особливістю сушарок GH є відповідність її паспортних показників роботи експлуатаційним, виробничим. Якщо випадки відмінності паспортних показників низки європейських сушарок від виробничих до 40% стали вже непоодинокими, а пояснення цього їх продавці непереконливо відносять до особливостей умов роботи вітчизняних елеваторів чи зернових культур, то за результатами деяких досліджень у виробничих умовах американського устаткування GH, воно здебільшого не грішило цим недоліком. Особливо це стосується питомих витрат теплоносія (МДж/1т·1%), які у окремих європейських зерносушарках не узгоджуються навіть із законами фізики щодо фазових перетворень вологи, та питомої вартості продуктивності сушарки (€/1т·1%).

Для перевірки відповідності показників роботи сушарки вказаним у її технічному паспорті були виконані теплові, аеродинамічні та технологічні розрахунки. Із врахуванням особливостей теплоутворюючої спроможності природного газу вітчизняних поставок зазначені в технічному паспорті сушарки показники представлені правильно. З огляду на конструктивні особливості пальника сушарки (670 отворів діаметром 2,25 мм по всій його довжині) та тиск у газопроводі (0,4 кг/см2) потенціал пальника повністю задовольняє потреби сушарки, і для встановленого режиму сушіння його потужність використовується лише на третину. Це важливо з огляду на можливість подальшого збільшення продуктивності сушарки.

Аеродинамічні переваги

Завдяки більшій площі поперечного перетину газовідвідного/підвідного коробів на 35%, меншій їх довжині на 24% та майже вдвічі більшому відношенню площі перетину короба до його довжини (1,73·10‑2 м) порівняно із вітчизняними аналогами (9,8·10‑3 м) сушарки GH забезпечують більшу тривалість міжфазової взаємодії, до 60% менші втрати енергії течії робочих газів, майже вдвічі кращу пошарову рівномірність тепловологообміну, меншу на 35% швидкість витоку робочих газів із газовідвідних коробів та рівень забруднення довкілля.

Вдале геометричне виконання коробів (кути нахилу 55º х 55º х 70º) суттєво зменшує ризик куполоутворення (самозаймання) в міжкоробному просторі шахти та втрати зерна із коробів.

На показники питомих витрат теплоносія суттєво впливає траєкторія руху робочих газів у шарі зерна, яка обумовлена його товщиною і опосередковано може характеризуватися коефіцієнтом κv, що виражає співвідношення об’єму газорозподільних коробів до об’єму тепловологообмінної камери. Тому завдяки порівняно більшій товщині шару зерна в зернозневоджуваній шахті (0,170–0,220 м) коефіцієнт κv сушарок модельного ряду GH вдвічі менший від аналогічних ряду шахтних сушарок і становить лише κv =10,0%, що обумовлює вдвічі більшу тривалість міжфазової взаємодії та відповідно менші питомі витрати енергоносія. Швидкість сушіння на початковому етапі, більша від європейських аналогів до 20%, досягається за рахунок швидшого нагрівання зерна, а менші енерговитрати – міжшахтним розташуванням пальника.

Сушильні гази сушарок GH отримують змішуванням продуктів спалювання газу із повітрям довкілля в заданому співвідношенні, подібно як і в більшості відомих конструкцій зерносушарок вітчизняного та європейського виробництва. Однак сам пальник потужністю від 1,2 до 4,5 МВт, як уже вище відмічалося, розміщений безпосередньо в нижній частині газорозподільної шахти сушарки, по всій її довжині. Таке розташування обумовлює порівняно менші теплові та аеродинамічні втрати на переміщення робочих газів до газорозподільних коробів. Попри вказане розташування пальника, сушарка досить пожежобезпечно функціонує, що, скоріше за все, можна пояснити продуманими конструктивними рішеннями тепловідбивних екранів, низькотемпературними режимами сушіння, аеродинамічними особливостями течії робочих газів, характером переміщення шару зерна в сушильній камері та технічним наглядом інженерної служби підприємства. Для умов роботи не лише фермерських господарств, а й елеваторів сушарки можуть комплектуватися твердопаливним котлом як автономного виконання, так і в доповнення газових пальників.

Рідко в якій іншій конструкції сушарок серед вітчизняних чи європейських виробників можна зустріти подібні «Грейн‑Хендлеру» теплоаеродинамічні показники. До цього ж значно м’якші на 20–30 ºС температурні режими сушіння робочими газами сприяють керованості в часі тепловологообмінними процесами та покращують енергетичні й технологічні показники цих сушарок.

Зменшити втрати теплоти зерносушарок модельного ряду GH можна усуненням природного фактора впливу довкілля, облаштуванням укриття, зміненням способу підведення робочих газів та рекуперацією теплоти частки відпрацьованих газів.

Особливості експлуатації

Характер подачі вологого зерна в зерносушильну шахту та виведення із неї сухого – безперервний. Такий стан рухомості шару зерна обумовлює менший рівень забруднення довкілля. Проте безперервний характер руху шару зерна в тепло обмінній камері, особливо за умов сушіння надміру вологого зерна, може спричиняти утворення «застійних» зон і цим самим погіршувати пожежобезпечний стан роботи зерносушарки. Тому сушарки цих конструкцій потребують більшої уваги щодо зачистки порівняно із вітчизняними аналогами.